基于试验工况的转向节CAE分析

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1、专业学位硕士学位论文基于试验工况的转向节CAE分析作者姓名张博文学位类别工程（车辆工程）硕士指导教师张胜兰所在学院汽车工程学院论文提交日期2017年11月15日TheCAEAnalysisofSteeringKnuckleBasedonTestConditionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangBowenSupervisor：Prof.ZhangShenglanHubeiUniversityofAutomotiveTechnologyShiyan,China分类号：U463.46学校代号：10525学号：2

2、01511205湖北汽车工业学院硕士学位论文基于试验工况的转向节CAE分析作者姓名：张博文指导教师姓名、职称：张胜兰（教授）申请学位级别：工程硕士学科专业名称：车辆工程研究方向：汽车产品优化设计论文提交日期：2017年11月15日论文答辩日期：2017年12月26日学位授予单位：湖北汽车工业学院学位授予日期：2018年1月8日答辩委员会成员：主席：郝琪委员：郭一鸣、尹长城、吴胜军、张小格摘要转向节作为汽车底盘上非常关键的安全零件，起到承受载荷和转向等重要作用，并将汽车的悬架、前轴、制动器和转向系统有效地连接起来，其结构形状、受载形式、制造工艺等均是汽车零部件生产中重点研究课题。本文针对

3、某零部件企业生产的一款麦弗逊悬架转向节，基于企业标准中规定的台架试验工况，应用有限元分析法，借助HyperWorks协同仿真平台建立转向节有限元模型并进行了转向节强度分析、优化设计和疲劳分析。论文主要工作和成果如下：利用HyperMesh建立转向节有限元模型，采用四面体单元划分网格。研究了转向节球墨铸铁材料的力学特性，将其应力应变曲线导入有限元模型。通过OptiStruct自由模态分析获取了转向节模态信息并作了相应的分析评估；利用OptiStruct隐式算法，考虑转向节材料的非线性，模拟该转向节在企业标准中规定的四种静破坏台架试验工况并进行有限元分析。再通过仿真结果后处理求得各工况下转

4、向节所能承受的极限载荷，并与台架试验结果进行对比，验证了有限元分析的可靠性。利用OptiStruct优化设计模块，采用带制造工艺约束的自由形状优化技术降低转向节出现的应力集中并使用OSSmooth生成新设计的网格模型。通过HyperWorks疲劳计算流程管理器FatigueProcessManager对优化后的转向节进行应力-疲劳分析，计算了转向节四种疲劳耐久台架试验加载条件下的循环周期，预测了转向节可能发生疲劳断裂的部位，对该型转向节的科学研究和实际生产有一定的指导意义。关键词：转向节；有限元分析；台架试验；疲劳分析；HyperWorksIAbstractSteeringknuckl

5、e,ascarchassiscriticalsafetycomponents,haveimportantfunctionssuchasloadbearingandsteering,andattachautomotivesuspension,frontaxle,brakeandsteeringsystemeffectively,andthestructureshapeandloadingform,manufacturingprocessarethekeyresearchtopicintheproductionofautomotiveproducts.Thispaperisbasedont

6、heenterprisestandardstipulatedinthebenchtestconditiontoasteeringknuckleofmacphersonsuspension,finiteelementanalysis,finiteelementmodelwiththeaidofHyperWorkscollaborativesimulationplatformtoestablishasteeringknuckleanditsstrengthanalysis,theoptimizationdesignandfatigueanalysis.Themainworkandachie

7、vementsareasfollows:ThefiniteelementmodelofthesteeringsectionwasestablishedbyHyperMesh,andthegridwasdividedintofoursections.Inthispaper,themechanicalpropertiesofnodularductileironarestudied,andthestressstraincurveisintroduce